三维网络SiC20Cr复合材料的组织与摩擦性能的研究.docx

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A Dissertation in Material Science
The Study on the mi cro stucture and the 仔i士rlCtlOncti on behaViorbenaVlOr ofOt 3j —MeSny S3 iC/20Cr1乙/posite material
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by Qu Xiangyu
SuperVisor: Professor Ru Hongqiang
Northeastern UniVersi坶

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东北大学硕士学位论文 声明
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外,不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果,也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名:1切扫墨鲁
日 期: I
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■ 东北人学硕lj学位论义 摘受
三维网络SiC/20Cr复合材料的组织与摩擦性能的研究
摘 要
随着变通、运输机械速度和承载能力的提升,对刹车材料的。阽能提}H了越来越商的要求。近年来,一利,新型的复合材料——网络交叉复合材料引起了人们的}l:意。它以SiC和金属互为支撑骨架制成j维网络SiC陶瓷/金属复合材料。该新型复合材料能允分发挥siC陶瓷密度低、高硬度、高耐磨和高耐热性的优点以及会属材料高强度、高韧性的特点。在三维网络SiC/金属复合材料中,骨架与基体之间的界面强烈地影响着该材料的性能,因此SiC骨架和基体会属界面反应的研究具有重要的理论意义和实用价值。
本文主要研究了SiC/20Cr复合材料界面的组织结构和形成机理、该材料作为摩擦剐的动片的台架摩擦特性以及台架实验后该复合材料界面组织结构的变化。结果表明: (1) 三维网络SiC/20Cr复合材料中,SiC骨架和20Cr基体结合紧密,界IfIi反应区主要由SI也、。与SiC相邻的SRZ主要【lJ石墨、 Fe3Si基体构成;(Si)构成;
主要山Fe(Si)基体、(Cr,Fe)7C3型化合物、片状石墨和球状石墨和Fe3C构成。
(2) 在SiC/20Cr界面反应区中,SiC分解产生的C、Si原予和钢中金属原f的反应具有选择性。,C原子总是优先地向富Cr的合金一侧扩散, 并有选择地与Cr反应,形成M7C3型化合物,构成MRZ。而绝大多数的Si原子则与合会l}|的Fe原子反应形成Fe3Si,构成SRz的基体。在反应区中,C原子的扩散速率大f Si原子。
(3)三维网络SiC/20Cr界面发牛同相反应受Fe在反应区中的扩散所控制。在短时l’LJJ的液相反应中形成的石墨、Fe3Si以及Cr的碳化物都能有效的阻l止Fe扩散,降低反应速率,从而达到控制界面发,-固相反应的日的。界面的反应以液相反应为主, 由于生成物的5j【挡,固梢反应很难进行。同相扩散对界面产物的均匀化和f『序化起到了很人的作用。
(4)惯性动力台架实验表明,该复合材料作为动片组成的摩擦付其力矩曲线、F 滑、摩擦系数稳定、抗磨损性好,并具有良好的抗热震性。
(5)I盯O实验后三维网络SiC/20Cr界面发生了明湿的变化,Fe3Si的含量增加, M7C3型碳化物转变为M23C6型碳化物,只有少量M7C3型碳化物出现。界【fIi中元素分确i均匀。SI辽扩大,MRZ中析出了大量的片状石墨和呈鱼骨状分和的(Cr,Fe)23C6型共品碳化物,,但与20Cr基体的界线变得模糊。
关键词:刹车材料复合材料三维网络SiC显微界面缎i织台架实验
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东北大学硕士学位论丈摘要
The Study on the microstucture and the仔iction behaVior of 3D—Meshy
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